全國中小學科展

臺灣

探討國中教材之酯化反應連結皂化反應的可行性與原理解析

本研究針對國中教材中酯化反應與皂化反應缺乏連結問題,設計並優化整合性實驗流程。在實驗中,發現皂化後鹽析存在「飽和點」,添加 100 mL 飽和食鹽水,十六酸鈉反應收率 193%,但增至 150 mL 時產量趨緩。為解析此現象,以 DLS 動態光散射技術,結果顯示十二酸鈉、十四酸鈉可形成微胞,十六酸鈉因溶解度低,微胞形成效果不佳。用 DLVO 理論分析粒子間作用力,補充教材的鹽析理論解釋。氫氧化鈉濃度影響方面,2 M 獲高反應收率(十二酸鈉 528%)但含水率較高,8 M 純度較佳但反應收率降低。以氯化鎂鹽析時生成脂肪酸鎂(反應收率 129%),顯示鹽類選擇亦影響最終產物。透過本研究建立了酯化、純化與皂化優化流程,期望為教材提供更具探究與應用性的參考。

熱不倒的番茄—耐熱細菌對番茄根莖之研究

本次實驗以地熱溫泉區的土壤中所篩選出的8隻耐熱菌種,並加以純化、液態培養,將8種菌液稀釋成度三種不同濃度(100X、200X、500X),以恆溫培養箱控制環境溫度(25℃、30℃、35℃)模擬環境變因,並測試和定量菌株的溶磷、固氮能力,亦測試載鐵、抗番茄萎凋菌能力及對於聖女番茄及桃紅番茄所帶來的影響。本研究發現 LC26 及 LC28 可於熱逆境下顯著促進聖女番茄生長,此外LC03亦能於熱逆境下明顯促進桃紅番茄生長。本研究也發現LC03、LC26及LC28對玉米及胡蘿蔔有最好的促進生長效果,而對青江菜有最明顯的抑制生長效果,可作為輪耕作物之參考。最後本研究發現這三隻菌種皆對大花咸豐草之生長有抑制情形,其中以LC26(500X)抑制效果最佳。

高山生態群聚植物集中開花與昆蟲交互作用網絡之研究

本研究首度以植物學、花粉學、昆蟲學及生態統計學探討臺灣高山傳粉生態網絡。花季中期以蜂類為主,後期為蠅類。昆蟲及植物交互網絡緊密連結無子群體,仰賴優勢物種支撐。蜂期為高山薔薇、玉山櫻草、貓兒菊、信義雄蜂;蠅期為一枝黃花、貓兒菊、家蠅。此兩期昆蟲與植物的穩健性不足,蠅期更易崩解。蜂類訪花具多樣性,蠅類訪花較專一。因蜂類、蠅類習性與身體特徵不相同,蠅類對花展幅 (Visit Unit)大、花冠筒淺、花冠筒筒徑小、還原糖含量高、花粉及花蜜之間的距離大、柱頭面積小的植物較能專一攜帶其花粉。共用傳粉者帶來異種花粉,以GLMM分析同異種花粉數量變化關係,發現一起開花略助於授粉。貓兒菊已入侵成為優勢物種,花粉汙染90%的物種,必須移除。

生生不息

如何應用現代科技更有效節能? 可調光LED照明系統一(AMB82+L298+5730LED+光敏電阻),讓室內環境的光照度保持在適合閱讀的範圍(550~650lux),這樣做還可在有開窗戶時省8%左右的電能。 可調光LED照明系統二(AMB82+L298+5730LED+GenAI),讓室內環境的光照度保持在適合生活的範圍( 300~400lux),這樣做還可在有開窗戶與太陽時省20%左右的電能。 如何讓我們的家更舒適? 空氣品質檢測控制系統(AMB82+一氧化碳感測器+DC風扇+繼電器),當室內空氣不佳時,例如:抽菸,自動開啟離心扇,把二手煙抽到室外;當夏天開冷氣時,也可以開啟風扇往內吹讓空氣循環更好,節省冷氣用電。

「仙」「鮮」御守~澎湖常見仙人掌果實保鮮效益之探究

金武扇仙人掌果實為何能常保新鮮?本研究以可食用塗層、果膠保鮮膜、檢驗果肉、果皮的保鮮效益,結論如下: 一、果實的細胞壁緊密與保水黏液,應是保鮮原因之一。 二、果汁:油-9:1塗層具最佳的保鮮效益,應與汁液中富含維生素A、C的抗氧化營養素有關。 三、果肉的果膠萃取率優於果皮;不同檸檬酸濃度的萃取量3M⇌2M>1M;萃取率優於香蕉皮、百香果殼。 四、果肉萃取的果膠製成保鮮膜,保鮮效益優於果皮,用檸檬酸濃度2M製成的保鮮膜,保鮮效益優於濃度1M;乙烯含量監測得知,透氣性優於市售保鮮膜 。 五、自製果膠保鮮膜的保鮮度優於可食用塗層,比單純室溫放置好。 六、仙人掌果皮與果肉確有保鮮的生物、化學特性,並有農產廢棄物再利用經濟效益。

合成醣體螢光探針以用於腎臟癌細胞偵測

本研究以合成CCVJ-Sia 醣體螢光探針、分析它的螢光性質並用以檢測人類腎臟癌細胞為目的。透過設計一系列合成實驗,由起始物Julolidine與Sialic acid,成功合成醣體螢光探針,並藉由螢光分光光譜儀得出其螢光強度與黏度具冪次關係,符合TICT理論。同時,我們亦探討改變醣上官能基、不同反應試劑當量數與使用球磨機反應不同時長分別對於醣基化修飾產率之影響,發現當反應試劑當量數高、反應時長適中(兩小時)、官能基氫鍵效應減小時,產率較高。 此外,我們亦透過細胞實驗結果,確認探針能與特定癌細胞上Siglecs受體結合並產生螢光,由此推論此探針具有檢測腎臟癌細胞的效果。

“番”天覆地~難逃“塑”命?塑膠微粒暴露對番茄生長的影響

塑膠微粒(microplastics,MPs)是泛用塑膠製品而衍生的問題之一,且塑膠微粒會透過食物鏈的傳遞而導致人類的健康風險,作為食物鏈起點的生產者,是探討塑膠微粒健康風險的著眼點。基於聚苯乙烯(polystyrene, PS)類塑膠日益擴增的需求,加上小番茄為家鄉重要作物,以及想要窺探塑膠微粒在根部分布的情況,因此,我們利用水耕種植來探討PS塑膠微粒對小番茄的影響。研究結果顯示PS奈米塑膠微粒(nanoplastics,NPs)的暴露會對小番茄產生影響,包含降低其根部含水量、使其更容易遭受蟲害、植株葉片提早黃化枯萎、減少其根系中促植物生長細菌-木糖氧化無色桿菌(Achromobacter xylosoxidans)菌數,以及大量NPs累積於根部表面而影響小番茄對水分的利用等。不過NPs的暴露在植株乾鮮重、莖長度、開花與果實等生長參數並無顯著影響。

探討在秀麗隱桿線蟲中IFE-1經由sRNA路徑對於精子生成機制的影響

sRNA在各種物種的精子功能中起著至關重要的作用。在秀麗隱桿線中,當缺少精子相關的sRNA「ALG-3/4 26G sRNA」會導致其在25度時不孕。此外,IFE-1是人類真核轉譯起始因子EIF4E的直系同源基因,主要表達於雄性生殖細胞系統中。在先前研究中我們觀察到當「真核轉譯起始因子IFE-1有缺陷」或「精子缺少相關sRNA」時,亦會導致精子具有缺陷。由於三者的相似性,我們認為IFE-1和26G sRNA的生成路徑有關。因此我們假設IFE-1參與協助酵素NYN-3辨認並切割msd-1 mRNA模板後促進26G sRNA生成。我們使用Western Blot、IP、螢光顯微鏡等方法,探討了IFE-1和MSD-1::GFP的關係,發現在ife-1正常的情況下,高溫對於MSD-1::GFP的表現量沒有影響。並且因該蛋白只表現在公蟲精子,我們可以推論msd-1:gfp 只作用於公蟲精子。而此疑似可正向調控基因表現的26G sRNA,有望發展成有別於過往sRNA藥物抑制基因表現的一種新基因治療方法。

新型態風能共振發電機組開發與設計

我們在生活中有許多共振現象,如:盪鞦韆越盪越高、樓梯旁的欄杆因為風而晃動得越來越快,發出震動的聲響,基於能源轉換,進而開發一款風能共振發電機組。研究分三大部分,首先研究發電機與馬達的科學原理與構造,其二以工程設計軟體RHINO進行3D建模,並導入流體力學的渦漩觀察,能在風場中提升發電效率;其三探究機械結構與風能共振的影響因子,阻風筒、支柱高度、擺盪時的支點比例,達系統效能最佳化。綜上所述,本研究為設計一款提升單位面積發電產能之風力發電機組,透過專題式方法將國中及高中的科學知識進行垂直整合,從而實現創新的綠能科技產品,兼具工程設計及設計藝術學養,具有培育發展綠色能源基礎人才。

應用多任務學習神經網路建構可識譜六孔竹笛機器人

本研究目標在建構可以識譜及吹奏中國笛的吹笛機器人。中國笛演奏必須協調吹法及指法;藉由控制吹氣流速、吹嘴角度及六指按壓音孔的變化來控制音高以完美地吹奏樂曲,是一項複雜的演奏技術。機器人以模擬吹笛口型的吹嘴,搭配兩個風箱往復送氣到一個壓力調節風箱送氣,以微控制板控制六個機械手指來蓋放完成演奏,為在音尾可確實止氣,設計一個風門,利用風門開闔也可模仿吐音技巧讓笛聲明確發音。辨識樂譜方面收集樂譜樣本,樣本分成譜線、音符、節奏三套,透過多任務學習MTL的深度學習架構進行訓練,建構可以辨識五線四間上下三線及全音符到16分音符及休止符的樂譜辨識模型。經測試若樂譜在符合音域範圍內,可以完整的辨識,轉換成音符資料傳送給吹笛機器人吹奏。